交流传动快速客运电力机车网络控制系统

交流传动快速客运电力机车网络控制系统采用符合IEC 61375-1国际标准的TCN总线,由绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)两级总线构成,关键部件完全采用自主化设计,是实现机车的控制、监视和诊断的车载微机网络控制系统。目前网络控制系统已完成了部件级型式试验和整车级型式试验,运行稳定可靠。文章详细介绍了交流传动快速客运电力机车网络控制系统的结构组成,对关键部件进行了详细说明,阐述了网络控制系统的主要功能和主要创新点。     

WTB总线协议网络数据传输调度与控制协同策略研究

在研究WTB总线协议网络数据传输特性的基础上,提出一种协调控制周期数据和非周期数据传输的PMTS调度策略;采用实时控制系统的调度理论和控制策略,实时构建周期数据调度轮询机制,设计非周期数据动态抢占调度控制方法,从而实现对网络数据传输的协同控制和调度;搭建WTB总线协议网络数据传输试验平台,将PMTS调度策略应用于自主设计的列车通信网关系统中。结果表明,该调度策略可灵活分配WTB总线网络编组的常规运行周期,实现底层数据传输与上层协议间的协同配合。     

基于TCN消息及过程数据实现WTB总线通信的网关程序设计

通过研究WTB总线通信机制,解决WTB总线带宽利用率低的问题。提出了利用TCN消息通信机制以及过程数据通信机制,实现WTB总线数据通信的网关软件程序设计。对WTB总线传输的数据量的通信时间计算分析、实验表明,该通信方式增加了基本通信周期内WTB总线传输的数据量,提高了WTB总线带宽利用率。利用TCN消息和过程数据的网关程序设计方式降低了大容量数据在WTB总线上的传输延时和程序开发的复杂度,保证了列车网络系统的可靠性。     

基于FPGA的PCI总线转VME总线协议桥接转接器设计与实现

为解决机车UIC网关中PCI-VME桥接芯片的停产问题,提出一种基于FPGA的PCI-VME总线桥,实现了本地PCI总线操作与系统VME总线通信的相互转换。详细阐述了PCI总线接口IP核协议解析和PCI转VME协议转换有限状态机设计方法,利用机车网络控制系统测试平台对该设备进行了互联互通测试。测试结果验证了该总线桥可实时可靠地进行PCI协议解析和VME数据通信,设备的成功研制为推动我国基于VME的机车车载电气部件自主化进程提供了基础支持。     

MVB多功能车辆总线仿真与检测系统的设计及应用

通过对TCN标准(IEC61375-1)中多功能车辆总线MVB通信协议的研究,利用通用逻辑芯片FPGA技术、USB通讯技术、嵌入式Linux系统及Python语言开发技术等,设计了MVB仿真与检测系统。该系统通过MVB通信协议的编码和解码功能,实现了对MVB多功能车辆总线的仿真;通过对总线波形的实时采集和数据分析,实现了对MVB多功能车辆总线的检测。     

动车组WTBC编解码器设计

重联网关是国内某型动车组的关键部件,而WTBC编解码器是重联网关的重要组成部分。基于FPGA的WTBC编解码器,是对WTB数据的编解码,数据格式符合IEC 61375的要求,并已经在该型动车组成功应用。运营结果表明,带有该WTBC编解码器的重联网关性能稳定能够和其他厂家网关互联互通,可靠性高。     

绞线式列车总线网络节点原型的设计研究

提出了绞线式列车总线(WTB)节点设计的框架方案，并在此框架下设计实现了具备WTB基本功能的原型节点。该原型节点将重点放在WTB的核心部分-WTB链路层的软硬件实现，实现了WTB的基本功能，为进一步开发实用的WTB技术和产品作准备。     

MVB网卡的帧收发器设计

介绍了MVB网卡帧及其收发器的结构,阐述了MVB网卡中帧收发器设计中的一些关键技术问题,采用VerilogHDL硬件描述语言编程,以Altera公司的QuartusⅡ为仿真平台,在FPGA上实现了MVB的链路层的帧收发,从而得到符合IEC61375协议的帧波形。     

基于多功能车辆总线事件仲裁的优化设计

事件轮询机制是多功能车辆总线MVB实现消息数据通信的关键,为实时协议RTP中消息服务的高效网络通信提供链路层的支持。事件仲裁算法是事件轮询机制的核心构成,在研究事件轮询流程机理的基础上,根据IEC61375-1标准规定的基本仲裁算法,引入仲裁二叉树模型,实现事件仲裁算法并成功应用于列车控制网络平台中。在仲裁二叉树模型下,IEC61375-1推荐的连续地址分配方式不能保证事件仲裁时延的最优性,提出在有限深度的条件下运用哈夫曼算法生成最优二叉树分配设备地址。通过对大量事件突发和车辆设备数量分布不均情况的仿真,比较两种分配方式的时延性能,分析有限深度最优二叉树算法的具体优势。     

MVB协议分析装置设计及其实时性分析

介绍多功能车辆总线MVB协议分析装置的功能、软硬件设计方案及实现原理。分析影响MVB协议实时性的关键因子,试验和对比4种不同改进方案下设计的MVB协议分析装置的实时性能,采用状态机模式实现MVB网络数据实时底层解码;采用多重缓冲技术,在无需控制器参与的情况下实现高速USB控制时序,解决了MVB协议分析装置实时性不高的难题。该设备与国外同类产品相比,在实时性、可靠性、灵活性等方面都有明显提高。